Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
-
Aimé PAROIS : Ingénieur de l’École nationale supérieure des Arts et Métierset de l’École nationale supérieure du Pétrole et des Moteurs (ENSPM) - Directeur du Centre Moteurs ENSPM
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le but de cet article est de donner au lecteur une meilleure compréhension du fonctionnement du système de suralimentation par turbocompresseur d’un moteur de véhicule routier et de le guider dans la détermination des éléments principaux de la boucle de suralimentation.
On étudiera les caractéristiques d’utilisation du compresseur et de la turbine et leur interaction avec le comportement du moteur. On proposera une méthode simple de définition des éléments principaux d’un système de suralimentation. On présentera les différentes technologies utilisées actuellement et on évoquera les évolutions de ces technologies.
Cet article sera limité à l’application des petits turbocompresseurs utilisés sur les moteurs automobiles et les moteurs de camion. Les machines utilisées sur les gros moteurs industriels relèvent d’une technologie spécifique qui ne sera pas abordée dans cet article.
L’étude détaillée des étages compresseur et turbine faisant déjà l’objet d’articles spécialisés dans ce traité, on se limitera à la présentation des caractéristiques d’utilisation des compresseurs centrifuges et des turbines centripètes utilisés pour des rapports de pression de l’ordre de 3/1.
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Caractéristiques fonctionnelles
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1. Caractéristiques de la boucle de suralimentation
1.1 Moteur suralimenté par turbocompresseur
1.1.1 Caractéristiques fonctionnelles
Dans un moteur suralimenté par turbocompresseur, la masse volumique de l’air d’admission est augmentée du fait de la compression de l’air dans le compresseur et, éventuellement, du fait du refroidissement de l’air comprimé au travers d’un échangeur placé entre compresseur et moteur. Compresseur et échangeur sont montés en série sur le circuit d’admission ; tout l’air d’admission traverse le compresseur (l’échangeur pouvant être, suivant les cas de fonctionnement, by-passé).
La turbine est placée sur le circuit de gaz d’échappement et entraîne mécaniquement le compresseur. Lorsque le système est en fonctionnement stabilisé et autonome, la puissance délivrée par la turbine équilibre la puissance absorbée par le compresseur.
Lorsque la turbine ne comporte aucun réglage et que la totalité des gaz d’échappement traverse la turbine, le système s’autoéquilibre en fonction des caractéristiques du système moteur- turbocompresseur ; ce système de suralimentation free-floating est celui qui est le plus souvent utilisé pour la suralimentation des moteurs de véhicules industriels.
Dans le cas de la figure 1, on peut n’admettre à la turbine qu’une partie des gaz d’échappement en en dérivant une autre partie au travers d’une soupape commandée. La puissance délivrée au compresseur peut donc être réduite pour s’adapter aux besoins du compresseur. Ce système de suralimentation régulé par wastegate est largement utilisé sur les moteurs automobiles et les moteurs et véhicules industriels performants.
On peut aussi régler la puissance de la turbine en intervenant sur les caractéristiques des gaz à l’entrée de la turbine (pression). Les turbines à géométrie variable permettent de moduler la pression à l’entrée de la turbine et d’en régler la puissance.
Le principe de la suralimentation des moteurs a été proposé dès les premiers développements de moteurs et en 1905 le brevet...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MÉRIGOUX (J.‐M.) - Ventilateurs. Compresseurs. Notions fondamentales. Dimensionnement. - (1999).
-
(2) - MÉRIGOUX (J.‐M.) - Ventilateurs. Compresseurs. Aspects technologiques. - (1999).
-
(3) - GRATADOUR (M.) - Applications de la suralimentation aux moteurs. - (1991).
-
(4) - WATSON (N.), JANOTA (M.S.) - Turbo charging the internal combustion engine. - MacMillan Press Ltd (1982).
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(5) - FOY (M.) - Techniques et applications de la suralimentation par turbocompresseur. - ETAI (1987).
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